1.1 细胞生存的环境 第2课时（教学设计）2026-2027学年高二生物上学期人教版2019必选必1

该高中生物学教学设计聚焦内环境的理化性质及细胞与外界的物质交换，通过红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化实验导入，衔接前课时体液、内环境等概念，搭建“概念理解—现象分析—机制探究”的学习支架。 本资料以生命观念为核心，结合科学思维与探究实践，通过模型构建（绘制物质交换示意图）、问题驱动（如“0.9%生理盐水的应用”）及小组合作，直观解析渗透压、缓冲对调节等难点，培养学生系统思维与科学探究能力，为教师提供清晰教学策略，助力高效课堂。

第1章人体的内环境与稳态 第1节《细胞生存的环境》第2课时教学设计 教材版本：人教版（2019）必修1《稳态与调节》 授课年级：高二 课时安排：1课时 一、教材分析 本节课是选择性必修1第1章“人体的内环境与稳态”第1节“细胞生存的环境”的第2课时。在第1课时学习了体液、内环境的概念及血浆、组织液、淋巴液三者关系的基础上，本课时进一步探讨内环境的理化性质（渗透压、酸碱度、温度）以及细胞如何通过内环境与外界环境进行物质交换。主要包括： 内环境的理化性质：渗透压的概念、决定因素及生理意义（如0.9%生理盐水的应用）；酸碱度的维持（缓冲对）；温度的相对恒定。 细胞通过内环境与外界环境进行物质交换：以Na+、葡萄糖、氨基酸、O2等进入内环境的途径为例，说明消化系统、呼吸系统、循环系统等的参与；以CO2、尿素等代谢废物的排出为例，说明泌尿系统、呼吸系统、皮肤的作用；概括内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 本节课是理解稳态概念的基础，帮助学生建立“细胞依赖于内环境，也参与内环境的形成与维持”的重要观点。 二、学情分析 【已有知识基础】 (1)通过第1课时已掌握体液、内环境、血浆、组织液、淋巴液的概念及其相互关系。 (2)了解人体消化、呼吸、循环、泌尿等系统的结构和功能。 (3)具备一定的物理化学基础（渗透压、pH等概念初步了解）。 【可能存在的学习困难】 (1)渗透压概念的抽象性：学生对溶质微粒对水的吸引力理解困难，容易与浓度混淆。 (2)缓冲对维持pH稳定的机制：碳酸/碳酸氢钠缓冲体系的具体反应过程不熟悉。 (3)物质交换途径的综合理解：需要将多个系统整合，部分学生难以构建完整的物质交换路径图。 (4)“细胞参与内环境形成和维持”的观点：学生易片面认为细胞只是被动依赖内环境，忽略细胞代谢产物也参与内环境组成。 (5)血浆、组织液、淋巴液三者关系的动态理解：对三者之间物质交换的方向和机制容易记错，特别是淋巴液单向流动的原因。 【教学策略】 (1)通过红细胞在不同浓度NaCl溶液中形态变化的实验现象引入渗透压，直观化。 (2)借助缓冲对反应的化学方程式，帮助学生理解pH稳定的机制。 利用流程图，引导学生绘制内环境与外界环境物质交换的示意图，小组合作完成。 (3)结合实例（如剧烈运动后乳酸的处理）说明细胞对内环境的“贡献”。 运用对比表格，明确体液、内环境、细胞内液、细胞外液等概念的内涵和外延。 (4)结合生活实例（如组织水肿、输液途径）激发兴趣，突破难点。 三、教学目标 维度 教学目标 生命观念 理解内环境理化性质的相对稳定性，认同细胞通过内环境与外界进行物质交换，形成稳态与平衡的生命观念。 科学思维 能够分析渗透压、pH等理化性质的维持机制；能够构建内环境与外界环境物质交换的模型，培养系统思维。 科学探究 通过模拟物质交换途径，探究内环境作为细胞与外界环境媒介的作用；尝试解释输液、组织水肿等现象。 社会责任 理解内环境稳态对健康的重要性，关注生活习惯（如输液、剧烈运动）对内环境的影响，形成科学健康观。 四、教学重点与难点 教学重点: (1)内环境的理化性质（渗透压、pH、温度）。 (2)细胞通过内环境与外界环境进行物质交换的过程。 教学难点: (1)渗透压的概念及影响因素。 (2)缓冲物质维持pH稳定的机制。 (3)物质跨膜层数的计算。 五、教学方法 (1)直观演示法：红细胞在不同浓度NaCl溶液中形态变化的图片或视频。 (2)问题驱动法：围绕“为什么输液用0.9%NaCl？”“剧烈运动后血浆pH为什么能保持稳定？”等问题展开。 (3)模型构建法：引导学生绘制内环境与外界环境物质交换的示意图。 (4)小组合作法：讨论并归纳物质进出内环境所需的系统参与。 (5)讲练结合法：结合练习题巩固知识，突破难点。 六、教学过程（45分钟） 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、课堂导入 【情境材料】将哺乳动物的红细胞放入清水、不同浓度的氯化钠溶液中。一段时间后，观察红细胞的变化。 【讨论】 1．人体中生活于细胞外液的红细胞会发生上述变化？ 引出主题：内环境的理化性质和细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 观看图片，回忆已有知识，思考并相应回答： 明确本节课要学习细胞生活的环境。 利用直观现象激发兴趣，引出渗透压概念。 二、新知探究 (1)内环境的理化性质 【探究活动1】阅读课本p5-6， 小组合作完成以下任务。 讨论: (1)内环境的理化性质包括哪几个? (2)渗透压的概念及其影响决定因素分别为？ (3)血浆中渗透压为何能够维持稳定？ 【知识讲解】内环境的理化性质 (1)渗透压 ①概念:指溶液中溶质微粒对水的吸引力。 ②血浆渗透压决定因素:单位体积溶液中溶质微粒的数目。 ➡血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。 ➡细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-。 ③血浆渗透压的大小: ➡在37℃时，人的血浆渗透压约为770 kPa≈细胞内液的渗透压。 【问题思考】医生给病人输液时使用的生理盐水的浓度为多少？为何？ 0.9%NaCl溶液的渗透压和人体血浆渗透压，不会造成细胞吸水涨破或失水皱缩维持血细胞正常形态，保证内环境稳态。 【知识拓展】 (1)概念:在一定条件下,组织液渗透压升高或血浆渗透压下降,引起水分移动,使血浆中的水渗透到组织液引起的水肿现象。 (2)形成原因: (2)酸碱度 ①概念:指溶液中自由氢离子浓度的负对数。 ②血浆渗透压的PH:➡正常人的血浆近中性，pH为7.35~7.45。 【问题思考】剧烈运动会使肌肉产生大量乳酸等酸性物质，这会影响血浆的pH吗？ (3)温度:➡人体细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右。 ➡内环境的理化性质主要为渗透压、酸碱度和温度。内环境的理化性质不是恒定不变的，只是一个想对稳定的状态。 小组合作讨论完成任务。 认真聆听，回忆互动，并做笔记。 思考讨论并回答。 认真聆听，回忆互动，并做笔记。 认真聆听，回忆互动，并做笔记。 通过任务探究，引导学生逐步去自主构建内环境的理化性质，突破渗透压和pH调节两个难点，为理解稳态奠定基础。。 二、新知探究 (2)细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 【探究活动2】阅读课本p7思考·讨论，小组合作完成以下任务。 讨论: (1)Na+、葡萄糖、氨基酸和O2 等分别是经过什么途径进入内环境的？ (2)参与维持pH的HCO3-/H2CO3是怎样形成的？ (3)体内细胞产生的代谢废物(如尿素和CO2)，是通过哪些器官排到体外的？ (4)请你用简单的示意图表示内环境与外界环境的物质交换的关系。 【知识讲解】细胞通过内环境与外界环境进行物质交换 1.内环境的作用: ①细胞的直接生活环境：细胞是一个开放系统，可直接与内环境物质交换。 ②细胞与外界环境物质交换的媒介：细胞可通过内环境与外环境物质交换。 2.内环境与外界环境的物质交换的关系 【知识拓展】穿膜层数计算: O2从外界环境到达组织细胞被利用至少穿过___层生物膜？CO2从组织细胞排出到外界环境至少穿过___层生物膜。 小组合作，完成任务。 认真聆听，回忆互动，并做笔记。 小组合作，完成任务。 理解细胞与内环境的双向关系。培养系统思维和合作能力，构建核心概念图。 三、课堂小结 回应互动。 培养学生知识系统性。 三、板书设计 第1节 细胞生存的环境（第2课时） 一、内环境的理化性质 (1) 渗透压： 概念：溶质微粒对水的吸引力。 决定因素：单位体积溶液中溶质微粒数目（与浓度正相关）。 血浆渗透压主要与无机盐（Na+、Cl-）和蛋白质有关。 生理盐水（0.9%NaCl）是等渗溶液。 (2) 酸碱度：pH 7.35~7.45，缓冲对 H2CO3/HCO3- 维持稳定。 (3) 温度：37℃左右。 二、细胞通过内环境与外界进行物质交换 (1) 营养物质（葡萄糖、氨基酸等）：消化系统→循环系统→组织液→细胞。 (2) O2：呼吸系统→循环系统→组织液→细胞。 (3) 代谢废物（CO2、尿素）：细胞→组织液→循环系统→呼吸系统/泌尿系统/皮肤。 (4) 内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 (5) 细胞不仅依赖于内环境，也参与内环境的形成和维持。 三、拓展计算 O2从外界到组织细胞线粒体至少穿过11层生物膜；CO2排出至少穿过9层。 四、知识应用 1．酸碱平衡是维持人体正常生命活动的必要条件之一。下列叙述正确的是（　　） A．胃蛋白酶进入肠道后失活与内环境酸碱度有关 B．人体呼吸系统和循环系统不能参与维持酸碱平衡 C．血浆H+浓度升高时，与H+结合，H2CO3分解成CO2和H2O D．肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖产生的CO2参与酸碱平衡的调节 【答案】C 【详解】A、肠道与外界环境相通，不属于内环境，胃蛋白酶进入肠道失活是肠道pH不适宜导致的，与内环境酸碱度无关，A错误； B、血浆中碳酸分解产生的CO₂需要通过循环系统运输、呼吸系统排出体外，因此呼吸系统和循环系统均参与酸碱平衡维持，B错误； C、血浆中存在HCO₃⁻/H₂CO₃缓冲对，当H⁺浓度升高时，HCO₃⁻可与H⁺结合生成H₂CO₃，H₂CO₃不稳定可分解为CO₂和H₂O，CO₂通过呼吸作用排出，从而维持血浆pH稳定，C正确； D、人体肌细胞无氧呼吸分解葡萄糖的产物是乳酸，不产生CO₂，D错误。 2．如图表示人体内的细胞与外界环境进行物质交换的过程，下列叙述错误的是（　　） A．过量运动后血浆中的乳酸增加仍可能导致pH暂时降低 B．若人体长期缺乏蛋白质摄入，会导致组织液渗透压下降 C．图中B代表泌尿系统，毛细血管壁细胞生活的内环境是①和② D．食物中K⁺进入细胞的途径为：消化系统→A→①→②→细胞 【答案】B 【详解】A、剧烈运动时，肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸并进入血浆，虽然缓冲物质会进行调节，但短时间内大量乳酸的涌入仍可能导致pH暂时性略微降低，A正确；    B、若人体长期缺乏蛋白质摄入，会使血浆中蛋白质含量减少，血浆渗透压下降，进而导致水分从血浆进入组织液，引起组织液增多，即组织水肿，而不是组织液渗透压下降，B错误；    C、图中A系统直接与内环境进行物质交换，应为循环系统；B系统可与外界环境相连，应为泌尿系统；毛细血管壁细胞生活的内环境是血浆（①）和组织液（②），C正确；    D、食物中K⁺进入细胞的途径为：消化系统吸收后进入A循环系统，然后进入①血浆，再进入②组织液，最后进入组织细胞，即消化系统→A→①→②→细胞，D正确。 故选B。 3．如图表示人体内环境与细胞内液（丁）的部分物质的交换关系，下列分析错误的是（    ） A．若丁是红细胞的细胞内液，则需补充的箭头是“甲→乙” B．若丁是肌细胞的细胞内液，则需补充的箭头是“丙→甲” C．若丁是肝细胞的细胞内液，则丙的渗透压与无机盐等有关 D．甲、乙、丙参与构成的内环境中有营养物质和代谢废物等物质 【答案】A 【详解】A、若丁是红细胞的细胞内液，则丙是血浆，甲是淋巴液，乙是组织液，需要补充的箭头是“乙→丙”，A错误； B、若丁是肌肉细胞的细胞内液，则丙是组织液，乙是淋巴液，甲是血浆，则需补充的箭头是“丙→甲”，B正确； C、若丁表示肝脏细胞的细胞内液，则丙是组织液，组织液属于细胞外液，细胞外液的渗透压90%以上来源于无机盐离子（Na+、Cl-），因此丙的渗透压与无机盐等有关，C正确； D、甲、乙、丙是细胞外液，即细胞生存的环境，也称为内环境，所以其中含有营养物质和代谢废物等物质，D正确。 故选A。 4．人体内含有大量以水为基础的液体，下列叙述错误的是（    ） A．细胞内液约占人体体液的，不属于内环境 B．淋巴液可回收组织液中的多种物质汇入血浆 C．血液可将消化吸收的营养物质运至全身各处 D．组织液是人体细胞进行新陈代谢的主要场所 【答案】D 【详解】A、人体体液分为细胞内液（约占）和细胞外液（内环境），细胞内液不属于内环境范畴，A正确； B、淋巴液通过淋巴循环回收组织液中的蛋白质等物质，最终经淋巴导管汇入血浆，维持内环境稳态，B正确； C、血液可将消化吸收的营养物质运至全身各处，C正确； D、组织液是细胞外液，为细胞提供生存环境，但细胞新陈代谢的主要场所在细胞内（如细胞质基质、线粒体），而非组织液，D错误。 故选D。 5．如图表示人体内环境进行物质交换的部分过程，其中a、b、c表示构成内环境的几种体液。下列叙述正确的是（    ） A．据图分析可知，[c]组织液是人体内大多数细胞直接生活的环境 B．通过静脉滴注药物治疗疾病时，药物首先进入的体液是[b]血浆 C．一般情况下，[c]组织液中的O2浓度小于组织细胞内的O2浓度 D．O2分子从红细胞中到肌肉细胞中被利用至少需穿过7层生物膜 【答案】A 【详解】A、据图可知，a表示血浆，b表示淋巴液，c表示组织液，人体内大多数细胞直接生活的环境是组织液，A正确； B、静脉滴注的药物首先进入a血浆中，B错误； C、一般而言，c组织液中的O2含量高于组织细胞中的，O2才能通过自由扩散进入组织细胞中，C错误； D、红细胞中的O2首先穿过红细胞膜（1层），然后穿过毛细血管壁（2层），通过肌肉组织细胞膜（1层），到达线粒体（2层）中被利用，至少需要穿过6层生物膜，D错误。 故选A。 6．细胞作为一个开放的系统，可以直接与内环境进行物质交换。下图表示正常人体内细胞与内环境之间物质交换的示意图，其中①②③④表示体内的液体成分，下列说法正确的是（    ） A．长期营养不良导致②液渗透压减小，①液增多 B．①中含有胰岛素、血浆蛋白、尿素、CO2等物质 C．氨基酸的脱水缩合反应发生在内环境中 D．①②③是细胞与外界进行物质交换的媒介 【答案】B 【详解】A、根据图示中物质交换的关系可推知：①为血浆、②为组织液、③为细胞内液、④为淋巴液。长期营养不良导致①血浆中的渗透压下降，②组织液的渗透压相对较高，水分更多的由血浆进入到组织液，导致组织水肿，A错误； B、胰岛素、尿素和二氧化碳需要通过血液运输；血浆蛋白是分布于血浆中的蛋白质。所以①中含有胰岛素、血浆蛋白、尿素、CO2等物质，B正确； C、氨基酸的脱水缩合反应发生在细胞内的核糖体上，属于细胞内液，并非内环境，C错误； D、细胞与外界进行物质交换的媒介是内环境（①血浆、②组织液、④淋巴液），③是细胞内液，不属于内环境，D错误。 故选B。 7．2017年，科学家研制了一个充满电解质溶液（模拟羊水）的大塑料袋，并用它来抚育早产的羊羔，塑料袋外接一个模拟胎盘的氧交换系统。羊羔在此“人造子宫”中待了4周。足月后，研究者发现，它们与在母羊子宫中待到足月出生的小羊一样健康。下列叙述中错误的是（　　） A．若血氧交换系统发生障碍，则羊羔会很快死亡 B．羊羔在发育过程中细胞不断分裂，但不发生细胞凋亡 C．如果将图中的电解质溶液换成蒸馏水，则羊羔不会存活 D．羊羔产生的代谢废物要经过循环系统、泌尿系统、呼吸系统等排到体外 【答案】B 【详解】A、血氧交换系统为羔羊提供氧气，若障碍会导致羔羊缺氧，快速死亡，A正确； B、细胞凋亡是生物体发育过程中的正常生理过程（如胚胎发育中多余细胞的清除），羔羊发育时既会发生细胞分裂，也会发生细胞凋亡，B错误； C、蒸馏水无电解质，会使羔羊细胞因渗透吸水涨破，无法存活，C正确； D、羊羔通过细胞代谢产生的废物，可通过自身的循环系统和泌尿系统、呼吸系统排出，D正确。 故选B。 8．某同学因情绪波动太大突发手脚冰凉、呼吸困难，被医生诊断为呼吸性碱中毒（因过度通气导致体内CO2过量排出，血浆pH升高，钙与某些血浆蛋白结合增加）。下列叙述正确的是（    ） A．CO2、钙离子、血红蛋白都属于内环境成分 B．若未及时得到治疗，骨骼肌可能因钙离子浓度异常发生抽搐 C．过度通气使体内过多的碱性物质与HCO3-结合后被分解 D．该同学血浆中的CO2随肺部呼吸排出体外时至少穿过6层磷脂分子 【答案】B 【详解】A、血红蛋白存在于红细胞内，不属于内环境成分，A错误； B、呼吸性碱中毒时，血浆pH升高，钙与某些血浆蛋白结合增加，导致血浆中钙离子浓度降低，若未及时治疗，骨骼肌可能因钙离子浓度异常发生抽搐，B正确； C、过度通气导致体内CO2过量排出，是呼吸性碱中毒，并非体内有过多碱性物质与HCO3-结合后被分解，C错误； D、血浆中的CO2随肺部呼吸排出体外时，依次穿过毛细血管壁（2层细胞膜）和肺泡壁（2层细胞膜），共穿过4层细胞膜，每层细胞膜由2层磷脂分子组成，所以至少穿过8层磷脂分子，D错误。 故选B。 七、教学反思 成功之处与预期效果: (1)红细胞形态变化的直观导入，有效激发了学生对渗透压的兴趣，大部分学生能理解等渗溶液的意义。 (2)通过化学方程式讲解缓冲对，学生能够初步理解pH稳定的机制，并举例说明（如乳酸与碳酸氢钠反应）。 (3)小组合作绘制物质交换示意图效果良好，学生能够整合多个系统，构建出完整的路径图，深化了“内环境是媒介”的观点。 (4)课堂练习正确率较高，学生对渗透压、pH及物质交换途径的掌握比较扎实。 实施难点与应对策略: (1)渗透压概念的抽象性：策略——用“浓度高→吸引力大”的比喻，并列举实例（如腌咸菜失水）。 (2)缓冲对调节机制理解困难：策略——板书化学反应式，并用“敌人（酸/碱）来了，有卫兵（HCO3-或H2CO3）抵抗”的比喻。 (3)膜层数计算容易出错：策略——板书画出简化路径图，标注每一处结构对应的膜层数，分步引导。 (5)个别学生仍混淆“内环境”与“外界环境”：策略——强调消化道、呼吸道等与外界相通，不属于内环境；通过对比题巩固。 改进建议: (1)可以引入“透析实验”或动画演示渗透压现象，增强直观性。 (2)增加角色扮演活动：让学生扮演“营养物质”、“O2”、“CO2”，走一遍从外界到细胞的路径，加深印象。 (3)课后布置开放性作业：调查当地医院输液常用的液体种类及浓度，说明原因。 (4)利用在线pH模拟实验，动态展示缓冲对的调节效果。 学科网（北京）股份有限公司 $